專利名稱：一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有色金屬電解及電積技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及銅、鉛、鋅、鎳等電解及電積
工藝及裝置。
背景技術(shù)：
有色金屬中銅、鉛、鋅、鎳的電解和電積過程都基于電化學(xué)原理，將陰、陽極置于槽中，通電后在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，陰極上有金屬離子不斷析出。由于溶液中各種金屬離子的電極電位決定了它們?cè)陉帢O和陽極上反應(yīng)的順序，在陰極上優(yōu)先析出的是電極電位高的金屬，而各金屬的電極電位由標(biāo)準(zhǔn)電極電位和該金屬離子的濃度確定。在生產(chǎn)實(shí)踐中，當(dāng)電流密度升高時(shí)，在陰極上析出的離子速度加快，往往造成陰極附近的金屬離子濃度降低而引起電極電位的降低，即產(chǎn)生了濃差極化，所以該金屬則不能在陰極上優(yōu)先析出，從而導(dǎo)致其它金屬(雜質(zhì))的析出，影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以濃差極化是導(dǎo)致銅、鉛、鋅、鎳在電解和電積過程電流密度提高受到限制的主要原因。 —般的電解和電積過程采用的循環(huán)量小，而且循環(huán)方式為溶液從槽底部或端頭進(jìn)入，從槽另一個(gè)端頭出去，溶液流動(dòng)慢且分布不均勻，不能保證在陰極附近的金屬離子始終處于較高的濃度，當(dāng)電流密度提高陰極上離子析出加快時(shí)，必將產(chǎn)生濃差極化，循環(huán)量大時(shí)還會(huì)引起沉淀物的攪動(dòng)使溶液混濁或者造成陽極泥漂浮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，該方法通過采用大的溶液循環(huán)量，并使溶液產(chǎn)生平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，及時(shí)補(bǔ)充陰極附近的金屬離子，減少濃差極化和避免對(duì)溶液中沉淀物的攪動(dòng)，從而可大幅度提高電流密度。本發(fā)明的另一目的是提供實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。 本發(fā)明的技術(shù)方案為一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，該方法用于銅、鉛、鋅、鎳電解或電積的工藝，通過增加溶液循環(huán)量和改變?nèi)芤毫鲃?dòng)方式提高電流密度和產(chǎn)品質(zhì)量。該方法在每塊陰極上部邊兩側(cè)兩邊共有4只噴嘴，噴嘴方向平行于陰極的兩側(cè)面；陰極下部設(shè)有出液孔；電解或電積溶液從噴嘴中沿陰極表面雙向噴入槽中，從陰極表面下方出液孔流出，在每組陰極和陽極之間溶液形成雙向向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)軌跡，快速補(bǔ)充陰極表面溶液中的金屬離子。溶液從噴嘴中以0. 3-0. 6升/分的流量和0. 2-0. 5米/秒的流速噴入槽中。 —種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置，該裝置在電解或電積槽上部?jī)砷L側(cè)邊設(shè)置溶液進(jìn)口總管道，管道可以在電解或電積槽的壁內(nèi)預(yù)留通道，也可以在槽內(nèi)側(cè)設(shè)置偏平的管道，高度位于槽內(nèi)溶液液面線下50 100mm，在兩長側(cè)溶液進(jìn)口總管道上設(shè)有噴嘴，每對(duì)噴嘴的位置平行于槽中陰極的兩側(cè)面，每塊陰極上部?jī)蛇厓蓚?cè)共有4只噴嘴。在槽下部?jī)砷L側(cè)邊布置出液管，高度位于陰極底部50-100mm，在出液管上有若干出液孔。出液孔的直徑①10 ①20mm，出液孔的位置設(shè)在每塊陰極和陽極之間。
出液孔的位置有兩種布置方式，一種是在每塊陰極和陽極之間，一種為與進(jìn)液噴嘴對(duì)應(yīng)布置，即靠近陰極板的兩側(cè)位置。 電解或電積溶液從槽入口進(jìn)液口沿兩側(cè)邊溶液進(jìn)口管道進(jìn)入，從溶液進(jìn)口管道上的多組噴嘴中以O(shè). 3-0. 6升/分的流量和0. 2-0. 5米/秒的流速沿陰極表面雙向噴入槽中，在陰極表面附近向下方兩側(cè)出液孔流動(dòng)，在每組陰極和陽極之間溶液形成雙向向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)軌跡，快速補(bǔ)充陰極表面溶液中的金屬離子。溶液由兩側(cè)出液孔經(jīng)下部出液管匯總后從槽口的下部出液口流出槽子。溶液由上向下運(yùn)動(dòng)，與溶液中的沉淀物的沉降方向一致。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用溶液多組平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)方式，最大限度的改善了溶液在槽內(nèi)流動(dòng)效果，保證陰極兩側(cè)附近的溶液中離子濃度始終接近最高值，減少濃差極化，從而可大幅度提高電流密度；雙向雙側(cè)進(jìn)液可采用較低的入口流速，降低溶液循環(huán)時(shí)的動(dòng)力消耗；溶液的流動(dòng)方向由上而下有利于沉淀物的沉降，減少沉淀物漂浮對(duì)陰極質(zhì)量的影響。


圖1為本發(fā)明一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的A-A剖視圖及雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)表達(dá)圖； 圖3為本發(fā)明溶液進(jìn)口總管道設(shè)置在槽內(nèi)側(cè)偏平的管道局部放大圖。 圖中l(wèi)-進(jìn)液口 2-陽極3-陰極4(a)-壁內(nèi)預(yù)留通道 4(b)-槽內(nèi)側(cè)偏平的管道5-出液管6-出液口 7-噴嘴8-出液孔
具體實(shí)施例方式
在具體實(shí)施中，電解裝置中的陽極由需提純的金屬澆鑄而成，在電積裝置中可采用一定厚度的不會(huì)發(fā)生電化學(xué)溶解的合金板。陰極可采用耐腐蝕的3mm左右厚度的金屬板制成或采用與產(chǎn)品相同的金屬做成的始極片。
實(shí)例一銅電解工藝。 在每個(gè)電解槽中放置50塊不銹鋼陰極板3和51塊銅陽極板2，溶液進(jìn)口總管道從槽子一側(cè)端頭進(jìn)液口 l進(jìn)入，沿電解槽兩長側(cè)的液面線下部100mm處布置。在溶液進(jìn)口總管道上正對(duì)每塊陰極板3兩側(cè)面的位置安裝出液噴嘴7，在電解槽兩長側(cè)下部即陰極板底部位置附近安裝出液管5。在出液管5上正對(duì)陰極板3的位置兩邊開出液孔8，出液孔8直徑10mm。溶液通過出液管5匯總后從槽子另一側(cè)端頭向上引出到電解槽的出液漏斗6。
電解同極中心距100mm，采用的電流密度380A/m2，每只溶液噴嘴7噴入流量約為0. 5升/分，溶液噴入速度約為0. 3米/秒。在配備相應(yīng)的供電系統(tǒng)和溶液循環(huán)設(shè)施后，即可以實(shí)現(xiàn)高電流密度的銅電解生產(chǎn)過程。
實(shí)例二銅電積工藝 在每個(gè)電積槽中放置30塊銅始極片3作為陰極和31塊不溶陽極板2，含銅溶液進(jìn)口總管道從槽子一側(cè)端頭進(jìn)液口 l進(jìn)入，沿電解槽兩長側(cè)的液面線下部50mm處布置。在溶液進(jìn)口總管道上正對(duì)每塊始極片3兩側(cè)面的位置安裝出液噴嘴7，在電積槽兩長側(cè)下部即始極片3底部位置附近安裝出液管5。在出液管5上正對(duì)始極片3的位置兩邊開出液孔8，出液管孔8直徑15mm。溶液通過出液管5匯總后從槽子另一側(cè)端頭向上引出到電積槽的出液漏斗。 電積工藝的電流密度280A/m2，每只溶液噴嘴噴入流量約為0. 8升/分，溶液噴入速度約為0. 3米/秒。通電后溶液反復(fù)循環(huán)通過電積槽，溶液中的銅離子不斷在陰極上析出，直至溶液含銅離子由45-50g/l下降到10-15g/l，在陰極上可產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)陰極銅產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，其特征在于該方法用于銅、鉛、鋅、鎳電解或電積的工藝，通過增加溶液循環(huán)量和改變?nèi)芤毫鲃?dòng)方式提高電流密度和產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，其特征在于該方法在每塊陰極上部邊兩側(cè)兩邊共有4只噴嘴，噴嘴方向平行于陰極的兩側(cè)面；陰極下部設(shè)有出液孔；電解或電積溶液從噴嘴中沿陰極表面雙向噴入槽中，從陰極表面下方出液孔流出，在每組陰極和陽極之間溶液形成雙向向下旋轉(zhuǎn)流動(dòng)軌跡，快速補(bǔ)充陰極表面溶液中的金屬離子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，其特征在于溶液從噴嘴中以0. 3-0. 6升/分的流量和0. 2-0. 5米/秒的流速噴入槽中。
4. 一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置，其特征在于該裝置在電解或電積槽上部?jī)砷L側(cè)邊設(shè)置溶液進(jìn)口總管道，高度位于槽內(nèi)溶液液面線下50 100mm，在兩長側(cè)溶液進(jìn)口總管道上設(shè)有噴嘴，每對(duì)噴嘴的位置平行于槽中陰極的兩側(cè)面，每塊陰極上部?jī)蛇厓蓚?cè)共有4只噴嘴；在槽下部?jī)砷L側(cè)邊布置出液管，高度位于陰極底部50-100mm，在出液管上有出液孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置，其特征在于出液孔的直徑①10 ①20mm，出液孔的位置設(shè)在每塊陰極和陽極之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置，其特征在于溶液進(jìn)口總管道為設(shè)置在電解或電積槽的壁內(nèi)預(yù)留通道4a。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積裝置，其特征在于溶液進(jìn)口總管道為設(shè)置在槽內(nèi)側(cè)偏平的管道4b。
全文摘要
本發(fā)明公開一種溶液平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的電解或電積方法，該方法通過采用大溶液循環(huán)量，并使溶液產(chǎn)生平行雙向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，快速補(bǔ)充陰極附近的金屬離子，減少濃差極化現(xiàn)象，同時(shí)溶液由上向下運(yùn)動(dòng)，與溶液中沉淀物的沉降方向一致，減少沉淀物的攪動(dòng)和漂浮，從而可大幅度提高電解和電積工藝的電流密度，保證陰極質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)該方法的裝置在陰極上部?jī)蛇厓蓚?cè)共有4只噴嘴；在陰極的下部設(shè)出液孔。雙向雙側(cè)進(jìn)液可采用較低的入口流速，降低溶液循環(huán)時(shí)的動(dòng)力消耗；溶液的流動(dòng)方向由上而下有利于沉淀物的沉降，減少沉淀物漂浮對(duì)陰極質(zhì)量的影響。
文檔編號(hào)C25C1/00GK101781770SQ201010122560
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者余智艷, 姚素平, 趙欣, 陳波 申請(qǐng)人:中國瑞林工程技術(shù)有限公司